振冲碎石桩在加固软基中的应用

【摘 要】改革开放以来，随着我国经济的快速发展，科学技术的不断进步，国家投入了更多的资源在国家基础建设项目中。当前在我国已经掀起了一波建设热潮，越来越多的建设工程在我国开展起来，我国地域广泛自然差异大，在许多的建设施工场地都有不同程度的软基土质，这就给工程项目的施工增加了很大的难度。随着我国科学技术的不断进步，建筑行业技术的不断革新，目前处理软基土质地基的方法有了较好的效果，当前比较流行的是振冲碎石桩在加固法，这种方法对软体地基的实用性比较轻，而且效果比较好，对于提高软土地基的承载力防止地基沉降具有较好的效果。所以本文就以乐自高速公路的软土地基处理为背景，具体的阐述了振冲碎石桩在加固软基中的应用，文章首先介绍了工程的概况，之后阐述了软土地基的力学特性，根据特性分析了振冲碎石桩的加固原理，随后作了具体的施工技术分析。

【关键词】乐自高速公路；软基处理；振冲碎石桩；技术分析；质量控制

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

采用振冲碎石桩来加固松软土地基，这样可以形成复合土体或者符合地基，能够有效的增强地基的稳定性，可以提高地基的承载力，能有效防止地基的沉降，除此之外还可以增加建筑物的抗震能力。本文结合乐自高速公路的具体工程，对振冲碎石桩施工的工艺进行较全面的探讨。

二．乐自高速公路工程概况

乐自高速公路是《四川省高速公路网规划》中汉源-乐山-自贡横线高速公路的重要组成部分，是连接川南乐山、自贡两个较大规模城市的重要通道，该横线高速公路先后与纵向布局的乐宜、内宜高速公路以及规划的仁寿经沐川至新市联络线相交，可实现多条高速公路之间的相互转换和联系，并与国家高速公路网相接，对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。

乐自高速公路工程七合同段由山东省路桥集团有限公司承建，本合同段位于荣县境内，跨越来牟、长山两镇。本合同段内含长山互通区一处、长山停车区一处，主线全长为8.98公里。软基处理面积9.3万平方米，塑料排水板8.3万延米，碎石桩3.5万延米，换填砂砾石2.8万方。在整个工程中存在大量的软土地基，处理这些地基都是采用振冲碎石桩法来加固地基的。

三．软土地基的力学特性

我们所说的软土主要有几个特点：透水性比较小、可压缩性高、抗剪强度十分低，软土主要以散泥土质为主，其主要是在流动较慢的河流中，或者湖泊中沉积，之后由于生他作用而形成。这种土质的天然空隙要大于1，而压缩性系数则大于0.05平方厘米没千克。它的不排水性抗剪强度则小于30 kpa，如果其天然孔隙比大于1.5那么就成为了淤泥，当其天然孔隙比处于1和1.5之间时则为淤泥质土。在软土中含有大量的饱和水，其土质可能成流塑的状态，这种土质最主要的特质是强度低、透水性小以及压缩性高。正是因为这样所以软土地基的稳定性十分差，其承载力不足，很容易发生沉降，致使工程遭到破坏。

四．振冲碎石桩的加固原理

如下图所示，按一定间距排列打了许多桩体的土层称“复合土层”，由复合土层组成的地基称为“复合地基”。如果软弱土层不太厚，桩体可以贯穿整个软弱土层，直达相对硬层。如果软弱土层比较厚，桩体也可不穿过整个软弱土层，这样，软弱土层只有部分厚度转变为复合土层，其余部分仍处于天然状态。

1.当软弱土层比较薄时的加固原理

当软土层比较薄时，这是桩体就可以直接被打到比较硬的土层，这样就可以集中桩体的应力作用，我们知道桩体的压缩模量要大于软土的压缩模量，困而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐步集中到桩上去，从而使软弱土负担的压力相应减少。这样就可以有效提高复合地基的承载力，同时减少了其压缩性，这样就可以使软地基加固。

2.软弱土层较厚时的加固原理

如果遇到的软土层比较厚时，这是桩体是不可能达到硬层深度的，也就是相对的硬层和复合土层不相接触时。该垫层把荷载引起的应力向周围横向扩散，使应力分布趋于均匀．这样就可以有效提高复合地基的承载力，同时减少了其压缩性，这样就可以使较厚软地基得以加固。

五．振冲碎石桩施工技术分析

1.处理范围

首排碎石桩距基础外缘60cm，处理长度为基础外缘50 m，第一个20 m段碎石桩间距2 m，第二个20 m段碎石桩间距2.2 m，第三个10 m段碎石桩间距2．5 m，碎石桩处理宽度为坡角以外0．5 m。每米碎石用量为：π×(0．8×0．8÷4)×1．35=0．678 平方米。填料可选用天然级配，但不能采用单级配料，含泥量不超过10％，粒径为20至50mm。

2.施工设备

施工设备如下表：

3.施工工艺

（1）工艺流程

采用振冲碎石桩加固软土地基的工艺流程如下：地上地下清障、地面整平；放线定桩位；桩机就位垫平、调平；闭和桩尖垂直对准桩位；启动桩锤沉管；沉管同时喷水造孔；沉到设计深度；清孔；留振10—20s拔管；反插至密实电流；成桩；移到下一根桩。

（2）施工工艺

①放线，碎石桩按正三角形布置，测量人员根据图纸段落处理宽度及处理长度放出区域控制桩，经测量监理工程师确认后，按照图纸桩距逐点测定桩位并用长竹签做好标记，施工过程别注意桩位标志。

②定位，移机到达指定桩位，闭和桩尖垂直对准桩位，其偏差不大于5cm。用枕木基本垫平桩机，然后调整支腿桩管垂直地面，桩身垂直偏差不超过1．5％，施工中质检员进行认真现场检查并填写检查记录。

③造孔，启动供水泵及振冲器，待振冲器下端射水口出水的水压及水量达到工艺要求时启动振动器，使振冲器以0．5m/min至2 m／min的速度在土中徐徐下沉，造孔过程中应始终保持振冲器处于悬挂状态，以免造成斜孔。当造孔达到设计深度时，将振冲器提出孔口，再放至孔底，往复2至3次，使孔口泥浆变稀，清除孔内泥土，保证填料顺畅，减小桩体含泥量。

④成桩，成孔后将振冲器提离孔底30一50 cm，在孔底留振10—20 s后拔管，拔管速度控制在0．8—1．2 m／min，每次填料厚度不宜大于50cm，将振冲器下放至填料中，进行振密。这时振冲器一方面将填料振密，另一方面使填料挤入孔壁的土中，从而使桩径过大。随着填料的不断挤人，孔壁土的约束力逐渐增大，当约束力与振冲器产生的振力相等，桩径不再扩大时，继续振密，振冲器电机的电流值迅速增大，当电流达到密实电流时认为该深度的桩体已经密实。桩体密实电流根据现场情况确定。

五．结束语

乐自高速公路对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。在这个施工的过程中处理软土地基是一个较大的难题，本文就以乐自高速的软土地基处理为背景作了简单的阐述，具体的介绍了施工的技术要点以及质量控制方法。虽然随着我国经济的发展，科学技术的不断进步，我国对于软土地基的处理方法也有了较大的发展，振冲碎石桩加固法的应用也越来越广，但是在具体的施工过程中也还存在许多的问题，这需要行业的专家以及施工的工作人员，在具体的工作中不断的探索，不断的发现问题解决问题，只有这样才能使得技术不断的科学化。

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